论文摘要
马尾松人工林是我国南方地区主要的人工林类型,不仅在全球碳循环系统中发挥着重要的作用,也在当地生态文明建设中占据着重要的地位。马尾松人工林的连续种植有可能会引起人工纯林立地土壤肥力的衰退,生产力持续降低以及不可持续经营等诸多问题。通过把马尾松人工林改造为具有高效自肥效应的混交林是马尾松人工林转化为近自然林的重要途径。凋落物分解是森林生态系统中养分循环的主要方式,凋落物包括植物调落的枝干、叶片和果实等,其中叶片是凋落物的主体部分。凋落叶分解的过程中包括了非水溶性化合物被生物途径分解和水溶性化合物被物理淋溶流失两个方面。马尾松与阔叶树种的混交模式可以增加生态系统的多样性,同时提高凋落叶的质量,通过凋落叶的养分归还可以有效的改善土壤理化性质,同时提高林地的土壤肥力,产生不同的生态生理作用。然而,目前有关与马尾松混交的阔叶树种选择存在较大差异,且能达到较好养分归还效果的针阔混交比例尚不明确。因此,本研究把马尾松、香樟、檫木和香椿的凋落叶作为研究对象。采用了凋落物分解袋法,研究了3种乡土阔叶树种与马尾松的混合凋落叶及纯马尾松的凋落叶降解过程中缩合单宁、总酚、木质素和纤维素的降解动态特征。实验设置马尾松+香椿、马尾松+檫木、马尾松+香樟、马尾松+檫木+香椿、马尾松+檫木+香樟、马尾松+香樟+香椿以及马尾松+檫木+香樟+香椿7中混合处理,马尾松凋落叶占比划分为60%、70%、80%三个梯度。根据季节动态分别于凋落袋放置后的1、3、6、9、12、15、18、21和24个月取回样品。结果表明:（1）经历720d的分解期后,纯马尾松凋落叶中含有的缩合单宁浓度最大为0.025g/kg,马尾松+香椿6:4组合的缩合单宁浓度最低达到0.009g/kg。纯马尾松凋落叶的缩合单宁降解率显著低于其他处理组合的混合凋落叶,为99.91%。马尾松+香樟组合中的缩合单宁降解率要显著高于其他的处理组合,在此之中马尾松+香樟6:4的降解率最高达到了99.98%。所有组合的缩合单宁浓度在分解的前30d快速降低。（2）马尾松+檫木+香樟8:1:1组合的总酚浓度最高为3.66g/kg。马尾松+香樟+香椿6:1:3组合的总酚浓度最低达到2.11g/kg。纯马尾松凋落叶的总酚降解率也显著低于其他处理组合的混合凋落叶,为79.54%。马尾松+香樟组合的总酚降解率显著高于其他组合,其中马尾松+香樟6:4最高达到88.91%。分解的前30d所有组合的总酚浓度快速降低,然后超过30d后,总酚浓度下降速度逐渐放缓。马尾松+檫木+香椿和马尾松+檫木+香樟混合凋落叶的处理组合中的总酚降解率表现为先快速上升之再后下降最后又快速上升的趋势。（3）马尾松+香樟+香椿7:2:1组合的混合凋落叶木质素浓度显著低于其他组合的混合凋落叶,为201.98g/kg。而纯马尾松凋落叶中含有的木质素浓度最大为286.31g/kg。纯马尾松凋落叶的木质素的降解率相较于其他处理组合的混合凋落叶是最低的,降解率为40.38%。马尾松+香樟+香椿组合的木质素降解率显著高于其他组合,其中马尾松+香樟+香椿6:3:1最高达到47.91%。除了纯马尾松凋落叶,马尾松+檫木+香樟8:1:1组合的混合凋落叶之中的木质素降解率是所有混合处理中最低的组合,降解率为42.91%。所有组合的混合凋落叶木质素降解率表现为先快速下降为负值然后在180d-270d期间缓慢上升,最终降解率在270d处上升为正值。（4）马尾松+香樟+香椿6:1:3组合的纤维素浓度显著低于其他组合,为10.06g/kg,其次为马尾松+香樟6:4组合达到20.19g/kg。马尾松+檫木+香樟组合混合凋落叶中含有的纤维素浓度最大为53.49g/kg。马尾松+香樟+香椿6:1:3组合纤维素降解率最高,达到82.3%。纤维素降解率最小的是马尾松+檫木组合的混合凋落叶,降解率为71.13%。除马尾松+檫木+香樟所有组合外,其他组合的纤维素降解率均在分解的前30d下降达到负值,直到分解到90d时纤维素的降解率才为正值。三树种组合的纤维素降解率在450d-540d期间有明显的下降,之后又快速升高。（5）氮元素显著影响了混合凋落叶中缩合单宁、总酚和纤维素的降解率,其表现为正效应。碳和磷元素的初始含量并未对缩合单宁、总酚和纤维素的降解率造成显著影响。回归分析发现,仅有C/N比值与混合凋落叶缩合单宁、总酚和纤维素降解率关系显著,表现为负效应。氮和磷元素的初始浓度并未对木质素降解率造成显著影响。碳元素的初始含量显著影响了混合凋落叶之中木质素的降解率,其影响表现为负效应。碳氮比、碳磷比、氮磷比的比值和木质素降解率均无显著关系。综上所述:混合凋落叶中的缩合单宁和总酚在分解前期快速降解,最终在分解末期表现出恒定的趋势。在降解过程中,纤维素的降解和木质素的降解特征一样,降解率先出现下降之后持续上升。缩合单宁、总酚、木质素以及纤维素的降解率都与树种组合显著相关,总酚和纤维素的降解率还与凋落叶的混合比例显著相关,且除缩合单宁外,其余三种难降解物质都与树种组合和混合比例的交互作用显著相关。混合凋落叶中含有的难降解物质的降解与相应组合的混合凋落叶中初始基质质量有着显著的关系。为使马尾松针阔混交林具有自肥效应,达到人工林的可持续经营。在构建马尾松混交林时,树种选择上香樟和香椿要优于檫木;比例上以马尾松凋落叶占混合凋落叶60%的情况最佳,最有利于混合凋落叶中难降解物质的分解。本研究为马尾松人工林向近自然林的转化选择出利于难降解物质分解的凋落叶混合比例,为混交林营造提供了理论基础。而马尾松与阔叶树种的实际种植比例还需要结合混交树种的年凋落量来计算得出。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 覃宇
导师: 张健,张丹桔
关键词: 混交林,马尾松,凋落叶,难降解物质,降解率,混交组合,混交比例
来源: 四川农业大学
年度: 2019
分类: 基础科学,农业科技
专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业
单位: 四川农业大学
分类号: S714
DOI: 10.27345/d.cnki.gsnyu.2019.000782
总页数: 66
文件大小: 4902k
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